18.4焦耳定律---详细知识点、经典例题、习题

课题焦耳定律
教学目标1、知道电流的热效应、焦耳定律、电热的利用和防止。

2、通过探究，知道电流的热效应与哪些因素有关。

重点、难点重点：焦耳定律、电热的利用和防止。

难点：电流的热效应与哪些因素有关。

教学内容
一、知识点梳理复习
1、含义：电能转化成的内能（电流的热效应）
2、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。

3、计算公式：Q=I2Rt (适用于所有电路)
对于纯电阻电路可推导出：
①串联电路中常用公式：Q= I2Rt
并联电路中常用公式：Q= U2t/R
②计算总热量常用公式Q
总= Q
1
+Q
2
（无论用电器串联或并联）
1. 小红和小明分别用下图所示的装置，探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系。

他们分别将两段阻值不同的电阻丝（R1R2）密封在完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与气球相连。

（设他们所用的各种同类器材性能相同）1）在这个实验中电流产生热量的多少是通过____________体现。

2）他们同时开始进行实验，在a、b、c、d四个气球中，鼓起来最快的是_____________。

3）小红和小明的实验方案有一个是错误的，请针对错误的实验进行简要的评估。

（说明谁的方案是错误的，以及错误的原因）
答：_________________________________________________________
2．如图，实验仪器中的甲、乙、丙三个烧瓶里有质量相等的液体，甲瓶中液体是煤油，乙瓶和丙瓶中是蓖麻油，每个瓶都有电阻丝浸没在液体中，其中甲、乙两瓶中电阻阻值相等且小于丙瓶中电阻阻值。

瓶中温度计测量瓶内液体温度。

实验1：焦耳定律指出，电流产生的热与通电时间、电流大小和通电导体的电阻大小三个因素有关。

为研究电流产生的热与电阻大小的关系，请选择图中实验仪器，以笔画线做导线连接实验电路。

合上电路开关后一段时间，需要观察的实验现象是。

实验2：为比较煤油与蓖麻油的比热容大小，可以从三个烧瓶中选择和做实验观察对象。

通电一定时间后，温度上升速度快的液体比热。

为使电阻丝对液体的加热速度快些，在不添加器材的情况下，可以将实验（1）的电路稍加改动，即：将参与实验的两个烧瓶中电阻丝接成。

3. 小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。

两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。

温度计显示煤油的温度。

1)这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该。

2)小红问小明“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油”。

对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是( )
A．因为煤油有颜色便于观察B．因为煤油有比较大的热值
C．因为煤油有比较小的密度D．因为煤油有比较小的比热容
3)实验中，小明和小红发现B烧瓶中温度计的示数升高的快。

这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越，产生的热量越多。

4. 在“比较两种液体比热容的大小”实验中，提供的装有液体、发热电阻丝和温度计的烧瓶
(各烧瓶完全相同；各烧瓶中的液体种类不同、质量相同；各烧瓶中发热电阻丝完全相同)
若干，其他器材任选。

1)小明选用的两个烧瓶中分别装有A、B两种液体，选用的其他器材及实物连接图如图14所
示。

给A、B两种液体加热时，小明“先闭合S1和S2，后闭合S3，一段时问后，断开S3。

”这样
操作可保证加热时间_________，其目的是使两种液体______________。

通过观察，发现A
液体中温度计示数的变化量大，则_________液体比热容大。

2)小明将装有A液体的烧瓶换成装有C液体的烧瓶，将装有B液体的烧瓶换成装有D液体的烧瓶。

其他器材及实物连接关系不变，又做了一次实验。

他“先闭合S1和S2，后闭合S3，发现C液体温度升高得快，一段时间后，断开S1，同时记下C液体中温度计示数的变化量△t。

又过了一段时间，当D液体中温度计示数的变化量也等于位时，断开S2。

”因为_________液体加热时间短，所以_________液体比热容小。

5. 小明看到研究焦耳定律的实验装置后，将它改装成了如图所示的一种测量未知液体比热容的装置。

测量时，
分别往甲乙两瓶中装入水和待测液体，闭合开关一段时间后，再分别用温度计测出这段时间内水和待测液体升高的温度Δt 水和Δt ，在不计热损失的情况下，就可以求得待测液体的比热容c=Δt 水Ｃ水／Δt 。

1）为了使这一段时间内水和待测液体吸收的热量相等，小明设计的电路中必须满足的条件是________________。

2）为了得出待测液体的比热容表达式“c=Δt 水Ｃ水／Δt 。

”，小明的测量方案中至少还需要的一种测量仪器是 _________，目的是_________________________________________。

3）闭合开关后，要使水和待测液体的温度升高得更快，滑动变阻器的滑片应向_________滑动。

6. 如图所示的实物图，是探究电流做功快慢与哪些因素有关”的实验电路。

实验中，要测出：电流表示数I ，电压表示数U ，煤油的温度变化值△t,通电时间t 。

查表可知煤油的比热容为c 。

则煤油吸收的热量的计算式为Q ＝________。

由能量关系可知电功W ＝Q ，由电功率的定义式P ＝W/t 可以计算出电功率，再与U 、I 比较即可得出实验结论。

7. 我们知道：“电流通过导体时产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比．”
这就是焦耳定律，用公式可表达为：Q=I 2Rt.爱动脑筋的小明在探究这个问题时，设计了图示的实验，只连接一次
电路就完成了实验探究．他的方法是用电阻丝（其中R 甲≠R 乙）给烧瓶中的煤油（煤油质量相同）加热，然后观察煤油在插入密封烧瓶里的玻璃管中上升的高度，就可以对比电阻丝放热的多少．请你仔细观察小明设计的实验电路，并应用所学知识分析回答下列问题：
1)探究电热的多少与电流的关系，应该对比 两个烧瓶中煤油柱上升的高度，而这两个烧瓶中电阻丝阻值应该 ．
2)探究电热的多少与电阻的关系，应该对比 两个烧瓶中煤油柱上升的高度．
3)有许多家用电器的工作原理即为焦耳定律，请举两个例子______________.
16.在研究通电导体放出的热量跟哪些因素有关的实验中。

实验室提供了若干只装有电阻丝（3Ω或6Ω两种规格）、温度计、煤油(等质量)的烧瓶，另有电流表、滑动变阻器、电源(6V)、开关、导线。

如图是某同学设计的四个电路（各电路可以根据需要调换烧瓶），请回答下列问题：
1）利用 电路或 ） 电路可以研究电流和时间相同时，热量跟电阻大小的关系。

所选电路此时所用电阻丝的规格应为：
2）利用 电路可以研究电阻和时间相同时，热量跟电流的关系。

3）实验过程中，若通过阻值为3Ω电阻丝的电流大小如图所示，通电时间为5min ，则该电阻放出 _________J 的热量。

+ A + D B + + C + 0.6 0 3 0 0.2 0.4 0.6 1 2 3。